[发明专利]复杂化合物半导体器件的自适应性网格移动方法

摘要

本发明公开了一种复杂化合物半导体器件的自适应性网格移动方法，依据能带空间分布特征，通过选择合适的控制函数，重新分布存在非局域量子隧穿区域的网格分布，使其集中在能带弯曲剧烈的地方。本发明针对这些存在非局域量子隧穿的化合物半导体器件自适应网格移动方法，节省了内存处理，同时又能够极大提高数值分析精度和模拟结果的准确性。

主权项

1.一种复杂化合物半导体器件的自适应性网格移动方法，其特征在于，该方法包含：/nS1、给定器件的工作条件，初始外加偏压，离散半导体器件物理区域产生初始网格，建立物理区域向逻辑区域的网格节点的初始映射；/n其中，根据器件结构物理区域的几何形状进行网格生成，通过半导体数值模拟所采用的网格离散方法进行离散；使得发生非局域量子隧穿的两边区域的网格数目与几何尺寸满足线性比例关系；/n建立相对于物理区域的逻辑区域，逻辑区域为形状规则的多边形；建立初始网格节点所对应的逻辑区域网格节点，实现物理区域向逻辑区域的网格节点的初始映射；/nS2、在初始物理区域网格上离散求解含有非局域量子隧穿的化合物半导体器件偏微分方程组，获得所求解物理变量的结点值；/n所述化合物半导体器件偏微分方程组离散成以所求解的物理变量的结点值为变量的非线性方程组；所述化合物半导体器件偏微分方程组包含反映静电势的Poisson方程、或反映电子空穴准费米势分布的连续性方程、或反映载流子系综温度的能流方程；通过有限体积法、或有限差分法、或有限元法进行离散；/n采用全局牛顿-拉夫森法迭代求解，输入结点值初始猜测值，将非线性方程组展开得到以结点值为起点，增量为系数的线性方程组，求解线性方程组获得增量，更新结点值以确保多次重复后非线性方程组的公式被基本满足，确保整个迭代过程全局收敛；/n其中，生成没有异质结界面非局域量子隧穿、非局域带间量子隧穿的Jacobian矩阵做为初始系数矩阵，然后根据器件结构中存在异质结界面非局域量子隧穿、非局域带间量子隧穿的类型与区域，修改Jacobian矩阵并求解；/nS3、在存在非局域量子隧穿的物理区域上求解网格移动控制方程，建立初始逻辑区域网格节点对物理区域网格节点的新映射；/n利用在初始网格上计算得到的静电势的结点值，建立网格移动控制方程，该方程的边界条件是非局域量子隧穿区域的两个端点，获得其在逻辑网格上的离散形式；控制函数为反映能带变化程度的静电势导数值；其中控制函数在网格中间值用到静电势导数的网格中间值，逻辑网格上的值与物理网格上的存在等值关系，对基于该等值关系得到的线性方程组求解，得到逻辑网格点所对应的新的物理网格；/nS4、根据S2的求解步骤，在新的物理区域网格节点上重新求解含有非局域量子隧穿的化合物半导体器件偏微分方程组，获得所求解物理变量的结点值；其中，所求解物理变量在新网格点的初始猜测值，对于静电势、温度是采用线性差值的方式得到，对于电子/空穴准费米势采用传递函数的方式得到；/nS5、依据非局域量子隧穿两端区域网格节点分布情况，判断网格分布是否满足要求，该要求取S2和S4分别获得的线性方程组的范数的差值，如果该差值小于精度控制参数，则进到下一工作条件，增加施加偏压，如不满足，则继续转到S2并以当前网格取代原有网格。/n